Giáo trình mô đun Điều khiển động cơ (Trình độ: Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Nghề Kỹ thuật Công nghệ Bà Rịa Vũng Tàu

ât. - Bảo vệ động cơ không bị quá tải lâu dài (có Rơle nhiệt). - Thoả mãn điều khởi động (dòng điện khởi động từ 5 đến 7 lần dòng định mức). Khởi động từ thường được phân chia theo: - Điện áp định mức của cuộn hây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V. - Kết cấu bảo vệ chống các tác động bởi môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước nổ - Khả năng làm biến đổi chiều quay động cơ điện: Không đảo chiều quay và đảo chiều quay. - Số lượng và loại tiếp điểm: Thường hở, thường đóng. b. Lựa chọn khởi động từ Hiện nay ở nước ta, động cơ không đồng bộ ba pha rôto lồng sóc có công suất từ 0,6 đến 100KW được sử dụng rộng rãi. Để điều khiển vận hành chúng, ta thường dùng khởi động từ. Vì vậy để thuận lợi cho việc lựa chọn khởi động từ, nhà sản xuất thường không những chỉ cho cường độ dòng điện suất định mức mà còn cho cả công suất của động cơ điện mà khởi động từ phục vụ ứng với các điện áp khác nhau. Để khởi động từ làm việc tin cậy, khi lắp đặt cần phải bắt chặt cứng khởi động từ trên một mặt phẳng đứng (độ nghiêng cho phép so với trục thẳng đứng 50), không cho phép bôi mỡ vào các tiếp điểm và các bộ phận động. Sauk hi lắp đặt khởi động từ và trước khi vận hành, phải kiểm tra: - Cho các bộ phận chuyển động bằng tay không bị kẹt, vướng. - Điện áp điều khiển phải phù hợp điện áp định mức của cuộn dây. - Các tiếp điểm phải tiếp xúc đều và tốt. - Các dây đấu điện phải theo đúng sơ đồ điều khiển. - Rơle nhiệt phải đặt khởi động từ cần đặt kẻm theo cầu chì bảo vệ. 28 1.2.5 Rơ le thời gian Rơle thời gian là một khí cụ điện dùng trong lĩnh vực điều khiển tự động, với vai trò điều khiển trung gian giữa các thiết bị điều khiển theo thời gian định trước. Rơle thời gian gồm: Mạch từ của nam châm điện, bộ định thời gian làm bằng linh kiện điện tử, hệ thống tiếp điểm chịu dòng điện nhỏ (≤ 5A), vỏ bảo vệ các chân ra tiếp điểm. Tuỳ theo yêu cầu sử dụng khi lắp ráp hệ thống mạch điều khiển truyền động, ta có hai loại Rơle thời gian: Rơle thời gian ON DELAY, Rơle thời gian OFF DELAY. a. Rơle thời gian ON DELAY. TR -Cuộn dây Rơle thời gian: hoặc Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây Rơle thời gian được ghi trên nhãn, thông thường 110V, 220V... -Hệ thống tiếp điểm: Tiếp điểm tác động không tính thời gian: Tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của Rơle trung gian. Tiếp điểm tác động định thời: Định thời gian đóng mở * Nguyên lý hoạt động Khi cấp nguồn vào cuộn dây của Rơle thời gian ON DELAY, các tiếp điể tác động không tính thời gian chuyển đổi trạng thái tức thời (thường đóg hở ra, thường hở đóng lại), các tiếp điể tác động có tính thời gian không đổi. Sau khoảng thời gain đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển trạng thái và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn vào cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tức thời trở về trạng thái ban đầu. Sau đây là sơ đồ chân của Rơle thời gian ON DELAY: Hình 1.23 :Mô tả sơ đồ chân của rơ le thời gian b.Rơle thời gian OFF DELAY 29 * Ký hiệu: - Cuộn dây Rơle thời gian: Điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây Rơle thời gian được ghi trên nhãn, thông thường 12, 24 VDC, 110, 220 VAC... - Hệ thống tiếp điểm: Tiếp điểm tác động không tính thời gain: Tiếp điểm này hoạt động tương tự các tiếp điểm của Rơle trung gian. - Tiếp điểm tác động có tính thời gian: + Tiếp điểm thường mở, đóng chậm, mở nhanh: + Tiếp điểm thường đóng, mở chậm, đóng nhanh: * Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguòn vào cuộn dây của Rơle thời gian OFF DELAY, các tiếp điểm tác động tức thời và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn voà cuộn dây, tất cả các tiếp điểm tác động không tính thời gian trở vể trạng thái ban đầu. Tiếp sau đó một khoảng thời gian đã định trước, các tiếp điểm tác động có tính thời gian sẽ chuyển về trạng thái ban đầu. 2. Bảng ký hiệu các phần tử trong sơ đồ nguyên lý. Khi xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch điện, cần tuân thủ các ký hiệu thể hiện của các chi tiết, phần tử của thiết bị điện trên sơ đồ. Bảng 1.1: Ký hiệu theo tiêu chuẩn Đức ST T KÝ HIỆU CHỨC NĂNG ST T KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Nút nhấn thường mở 6 Tiếp điểm thường mở 2 Nút nhấn thường đóng 7 Tiếp điểm thường đóng mở nhanh, đóng chậm của timer off delay 30 Bảng 1.2 :Ký hiệu theo tiêu chuẩn Pháp STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG ST T KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Tiếp điểm động lực của Contactor ( K ) 11 Tiếp điểm điều khiển loại thường mở ( NO ) 2 Tiếp điểm động lực của Máy cắt điện (ACB - OCB ) 12 Tiếp điểm điều khiển loại thường đóng ( NC) 3 Tiếp điểm động lực của Cầu dao điện (Q ) 13 Tiếp điểm điều khiển của thiết bị có tính thời gian ( KT ) 4 Tiếp điểm động lực của Cầu dao - dao cách ly (Q ) 5 Tiếp điểm động lực của Máy cắt điện (Q ) 6 Tiếp điểm động lực của các thiết bị mở tự động ( CB ) 14 Tiếp điểm vị trí của công tắc hành trình LS (loại thường đóng) 7 Thiết bị phân đoạn 15 LS Tiếp điểm vị trí của công tắc hành trình LS (loại thường mở) 8 F Tiếp điểm thường đóng tác động trực tiếp bằng hiệu ứng nhiệt 16 F Tiếp điểm thường mở chiệu sự tác động của cầu chì ( cầu chì tự rơi ) 3 Relay nhiêt 8 Tiếp điểm thường đóng mở chậm của timer on delay 4 Động cơ xoay chiều 3 pha 9 Thường mở ( đóng chậm) 31 9 F Tiếp điểm thường đóng tác động trực tiếp bằng hiệu ứng từ 17 F Cầu chì kết hợp với dao cách ly 10 Tiếp điểm chịu sự điều khiển của tốc độä 18 F Cầu chì tác động nhanh (có dạng hình viên đạn ) Bảng 1.3: Ký hiệu theo tiêu chuẩn Mỹ Bảng 1.4: Ký hiệu theo tiêu chuẩn Việt nam STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Cuộn dây của Relay hoặc Contactor 6 Tiếp điểm thường mở đóng chậm của timer on delay 2 Relay trung gian 7 Tiếp điểm thường mở mở nhanh, đóng chậm của timer off delay 3 Relay thời gian Tiếp điểm thường đóng mở nhanh, đóng chậm của timer off delay 4 Tiếp điểm thường đóng mở chậm của timer on delay STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG STT KÝ HIỆU CHỨC NĂNG 1 Cuộn dây của Relay hoặc Contactor 6 Động cơ KĐB 3 pha Rotor lồng sóc 2 Cuộn dây của Relay loại Off - Delay 7 Động cơ KĐB 3 pha Rotor dây quấn 3 Cuộn dây của Relay loại On Delay 8 Động cơ điện một chiều n KT M M K M 32 1 Tiếp điểm thường mở ( NO) 6 Tiếp điểm rơ le thời gian ( on delay) 2 Tiếp điểm thường đóng ( NC) 7 Nút nhấn thường hở 3 Tiếp điểm rơ le thời gian ( off delay) 8 Nút nhấn thường đóng 4 Rơ le nhiệt 9 CB 1 pha và 3 pha 5 Rơ le nhiệt CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.1: Chọn CB dùng để đóng cắt cho mạch gồm các thiết bị sau :10 bộ đèn, mỗi bộ có công suất: 40W; Udm = 220V; Cos = 1. 10 quạt, mỗi quạt có công suất 60W; Udm = 220V; Cos = 0.9 1. 2: Chọn CB dùng để đóng cắt cho động cơ ba pha có thông số Pdm=5HP; Udm= 380V; Cos dm =0.8; Kmm = 3 1.3: Chọn CB để đóng cắt cho mạch 2 động cơ 3 pha có thông số sau: Động cơ 1: P1dm = 5HP; U1dm = 380 V; Cos 1dm = 0.8; Kmm = 4. Động cơ 2: P2dm =7.5HP; U2 = 380V; Cos 2 = 0.85; Kmm = 5. 4 Cuộn dây của Relay thời gian loại On-Off Delay 9 Chuông điện 5 E Bóng đèn ký hiệu chung (E) 10 Phần tử nhiệt của rơ le nhiệt (sử dụng hiệu ứng từ ) 33 BÀI 2 : MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC QUAY MỘT CHIỀU Giới thiệu: Động cơ điện tiêu thụ khoảng 65% tổng năng lượng điện, tiêu thụ 76% tổng năng lượng điện trong công nghiệp và máy điện không đồng bộ tiêu thụ 90% trong tổng số đó.Lý do động cơ KDB được sử dụng rộng rãi một mặt là vì tính mạnh mẽ, tinh cậy, dễ bảo trì và tương đối rẻ, kích thước gọn nhẹ hơn nhiều động cơ một chiều có cùng công suất. Mặt khác, hiện nay các kỹ thuật điều khiển động cơ KĐB rất phát triển nên cải thiện được hiệu suất cho động cơ. Mục tiêu: - Trình bày được chức năng của từng khí cụ, thiết bị trong mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc quay một chiều - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha quay 1 chiều - Lắp đặt được mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc quay một chiều - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý. Hình 2.1 Mạch khởi động trực tiếp không đảo chiều ĐKB roto lồng sóc. - Áp tô mát: CB để khống chế toàn bộ mạch điện cung cấp đến động cơ, bảo mạch điện khi xảy ra sự cố . - Cầu chì CC1 bảo vệ ngắn mạch ở mạch lực,CC2bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển. - K là công tắc tơ điều khiển mạch. CB K RN ĐC K M D K RN CC 34 - RN rơle nhiệt bảo vệ quá tải và mất pha, - ĐC là động cơ cần điều khiển. - D và M là các nút ấn dừng và nút ấn mở máy. 2. Nguyên lý hoạt động Khi đóng cầu dao CB, động cơ chưa hoạt động được, mạch điện ở trạng thái ch. Nếu ấn nút M cuộn K có điện, đóng K để duy trì đồng thời đóng K ở mạch lực, động lực cơ được nối với lưới điện, bắt đầu làm việc. Muốn dừng ấn nút D, mạch điều khiển bị mất điện, nhả các tiếp điểm K ra. Động cơ được loại khỏi lưới điện. Nếu trong quá trình làm việc động cơ bị quá tải hoặc mất pha, dòng điện các pha sẽ tăng cao làm rơle nhiệt tác động, cắt điện mạch điều khiển. Động cơ được loại khỏi lưới điện. 3. Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch điều khiển động cơ quay một chiều hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: KĐT đơn, nút ấn, động cơ 3 pha, cầu dao. - Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít , panel thực hành. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô hoặc bảng thực hành +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây: -Đấu dây mạch điều khiển bắt đầu tiến hành đấu dây từ nút ấn, dây điều khiển từ nút ấn đi ra ta luôn đấu sao cho tối thiểu nhất nếu có thể mà không ảnh hưởng đều sự tác động của sơ đồ -Đấu dây mạch động lực :Dùng dây dẫn 3 pha từ sau CB đầu vào 3 đầu của 3 tiếp điểm động lực( phía không có rơ le nhiệt) sau đó từ rơ le nhiệt nhiệt đầu vào 3 đầu dây của động cơ(động cơ có thể đã được đấu sao hoặc tam giác). 35 Hình 2.2 Sơ đồ đấu nối mạch động lực. +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Dùng đồng hồ VOM thang đo R để kiểm tra: - Mạch điều khiển: Mạch khởi động: Đặt 2 que đo vào 2 đầu dây nguồn của mạch điều khiển, ấn nút M nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa: cố định 1 que đo tại 1 điểm, que đo còn lại di chuyển đến các điểm nối, tại điểm đo nào có R= ∞ thì tại điểm đó có sự cố, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. Mạch duy trì: Đặt 2 que đo vào 2 đầu dây nguồn của mạch điều khiển, cưỡng ép contactor K, nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa: cố định 1 que đo tại 1 đầu nút ấn M, que đo còn lại di chuyển đến các điểm nối của mạch duy trì, tại điểm đo nào có R= ∞ thì tại điểm đó có sự cố, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. Dừng: Đặt 2 que đo vào 2 đầu dây nguồn của mạch điều khiển, ấn nút M, kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor, ấn nút D nếu kim chỉ R= ∞ thì mạch tốt, nếu kim vẫn chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây contactor thì phải sữa chữa lại tiếp điểm D do bị dính. - Mạch động lực: Đặt các que đo vào các điểm trên cầu dao(cầu dao đóng) cưỡng ép contactor K, nếu kim chỉ thị giá trị điện trở cuộn dây stator thì mạch tốt; Nếu kim chỉ R= ∞, ta phải chia mạch ra các đoạn để kiểm tra, sữa chữa: cố định 1 que đo tại 1 điểm, que đo còn lại di chuyển đến các điểm nối, tại điểm đo nào có R= ∞ thì tại điểm đó có 36 sự cố, nếu dây đứt thì thay dây, nếu tiếp điểm không tiếp xúc thì sữa chữa lại tiếp điểm. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành Bảng 2.1 : Nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Nhấn nút mạch hoạt động; buông tay mạch mất điện. Tiếp điểm duy trì tiếp xúc không tốt hoặc chưa đ6ú tiếp điểm duy trì Kiểm tra và đấu lại tiếp điểm duy trì 2 Mạch điều khiển có điện nhưng động cơ không chạy Chưa cấp nguồn cho mạch động lực. Hoặc rơ le nhiệt bị hỏng Đóng CB mạch động lực hoặc thay rơ le nhiệt 3 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại cho chắc chắn CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 2.1 Thiết kế và lắp đặt mạch điện điều khiển động cơ KĐB 3 pha thỏa mãn yêu cầu sau: - Muốn điều khiển động cơ tại vị trí 1: Nhấn M1: động cơ DC chạy, nhấn D1 động cơ DC dừng. - Muốn điều khiển động cơ tại vị trí 2: Nhấn M2: động cơ DC chạy, nhấn D2 động cơ DC dừng. 2.2 Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau: 37 BÀI 3: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC Giới thiệu: Trong thực tế, đảo chiều động cơ KĐB được ứng dụng rất phổ biến như hệ thống đống mở cửa tự động ở cổng trường, ngân hàng, thang máy... , bài học này trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng cơ bản về quá trình lắp đặt và điều khiển, vận hành đảo chiều động cơ xoay chiều 3 pha rô to lồng sóc. Mục tiêu: - Phân tích được sơ đồ nguyên lý của mạch. - Lắp đặt được mạch điều khiển đảo chiều quay động cơ KĐB 3 pha. - Nhận biết và sửa chữa được một số sai hỏng trong quá trình lắp đặt Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý ❖ Mạch động lực - L1L2L3: nguồn điện 3 pha - CB: máy cắt dòng điện 3 pha - K1:tiếp điểm chính của công tắc tơ quay thuận - K2:tiếp điểm chính của công tắc tơ quay nghịch - RN: tiếp điểm chính của rơ le nhiệt - M: động cơ 3 pha rô to lồng sóc Hình 3.1 Mạch khởi động trực tiếp có đảo chiều ĐC ĐKB roto lồng sóc. 38 ❖ Mạch điều khiển - CB: máy cắt 1 pha - Rs: nút dừng khẩn cấp - RN: tiếp điểm phụ của rơ le nhiệt - ON1 – OFF1:nút nhấn kép thường hở- thường đóng điều khiển quay thuận - ON2 – OFF2:nút nhấn kép thường hở- thường đóng điều khiển quay nghịch - OFF: nút nhấn thường đóng điều khiển dừng - K1 (A1A2): cuộn dây công tắc tơ quay thuận - K2 (A1A2): cuộn dây công tắc tơ quay nghịch - K1,K2: các tiếp điểm phụ của công tắc tơ K1,K2 - H1, H2, H3, H4, H5: các đèn báo hiệu 2. Nguyên lý hoạt động Khi chưa đóng CB 1 pha và CB 3 pha thì động cơ chưa hoạt động, vì mạch chưa được cung cấp điện. Các đèn báo hiệu chưa sáng. Khi đóng CB 1 pha và CB 3 pha, đèn H5 sáng báo có nguồn điện vào mạch điều khiển. Muốn động cơ quay thuận, ta nhấn nút ON1 ngay lập tức cuộn dây K1 có điện (lúc này OFF1 mở ra để đảm bảo K2 không được cung cấp điện). Khi đó các tiếp điểm chính K1 đóng lại động cơ quay thuận và đồng thời đóng luôn các tiếp điểm phụ K1(song song với nút ON1) để duy trì dòng điện luôn cung cấp cho cuộn dây K1 và mở tiếp điểm phụ K1 thường đóng để khoá chéo cuộn dây K2 luôn luôn không có điện. Lúc này đèn H1 sáng báo hiệu động cơ đang quay thuận. Muốn động cơ quay nghịch, ta nhấn nút ON2 ngay lập tức cuộn dây K2 có điện (lúc này OFF2 mở ra để đảm bảo K1 không được cung cấp điện). Khi đó các tiếp điểm chính K2 đóng lại động cơ quay nghịch và đồng thời đóng luôn các tiếp điểm phụ K2 (song song với nút ON2) để duy trì dòng điện luôn cung cấp cho cuộn dây K2 và mở tiếp điểm phu K2 thường đóng để khoá chéo cuộn dây K1 luôn luôn không có điện. Lúc này đèn H2 sáng báo hiệu động cơ đang quay nghịch. Muốn chuyển đổi động cơ đang quay thuận qua nghịch hoặc ngược lại ta không cần phải nhấn nút OFF, vì khi ta nhấn ON1 thì OFF1 đã mở không cho điện vào K2 (hoặc khi ta nhấn ON2 thì OFF2 đã mở không cho điện vào K1) – mạch điều khiển đảo chiều quay trực tiếp. Muốn dừng động cơ, ta nhấn nút OFF ngay lập tức cuộn dây K1 (quay thuận) hoặc K2 (quay nghịch) mất điện các tiếp điểm chính mở ra động cơ ngừng hoạt động, đồng thời tiếp điểm phụ (tiếp điểm duy trì–tiếp điểm song song với nút 39 ON1, ON2) cũng mở ra ngắt dòng điện đi vào cuộn dây công tắc tơ cuộn dây K1 (quay thuận) hoặc K2 (quay nghịch). Lúc này đèn H1 hoặc H2 không sáng báo hiệu động cơ không hoạt động. Nếu động cơ đang hoạt động, bị quá tải thì tiếp điểm phụ của rơ le nhiệt RN tác động ngắt điện đi vào công tắc tơ làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H3 sáng báo hiệu sự cố quá tải. CB bảo vệ quá tải, ngắn mạch, quá áp Khi có sự cố cần dừng khẩn, ta nhấn nút RS, mạch điện ngắt điện vào công tắc tơ làm cho động cơ ngừng hoạt động, đồng thời đèn H4 sáng báo hiệu có sự cố phải dừng khẩn. 3. Lắp đặt mạch điện Yêu cầu: Lắp đặt được mạch đảo chiều trực tiếp( sử dụng nút bấm) hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: KĐT kép, nút ấn, động cơ 3 pha, cầu dao. - Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít, Panel . + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. -Đấu dây mạch điều khiển bắt đầu tiến hành đấu dây từ nút ấn, dây đều khiển từ nút ấn đi ra ta luôn đấu sao cho tối thiểu nhất nếu có thể mà không ảnh hưởng đều sự tác động của sơ đồ. -Đấu dây mạch động lực :Dùng dây dẫn 3 pha từ sau CB đấu vào 3 đầu của 3 tiếp điểm động lực K1 ( phía không có rơ le nhiệt) sau đó đấu qua K2, từ sau K2 đấu về sau K1 ( chú ý đảo pha) sau đó từ rơ le nhiệt nhiệt đầu vào 3 đầu dây của động cơ. 40 Hình 3.2 Sơ đồ đấu dây mạch động lực +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Tương tự như cách kiểm tra mạch khởi động từ đơn nhưng cần kiểm tra thêm bảo vệ liên động. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành. Bảng 3.1 Những sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Khi đóng CB, ấn nút ON1,ON2 mạch không hoạt động. Thường do không có nguồn, tiếp xúc các tiếp điểm không tốt dây dẫn bị đứt hoặc do tiếp điểm của RN chưa đóng. Kiểm tra và đấu lại 2 Mạch điều khiển làm việc tốt nhưng động cơ không quay - Đấu sai mạch động lực. - Đấu dây mạch động lực tiếp xúc không tốt - Chưa cấp nguồn cho mạch động lực. Kiểm tra và đấu lại tiếp điểm 3 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại cho chắc chắn 41 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 3. 1 Thiết kế và lắp đặt mạch điện thỏa mãn yêu cầu công nghệ sau: - Nhấn nút MT động cơ quay theo chiều thuận, đồng thời đèn xanh sáng báo chế độ quay thuận. - Nhấn nút Mn động cơ quay theo chiều nghịch, đồng thời đèn vàng sáng báo chế độ quay ngược. - Để đảo chiều quay từ tuận sang ngịch và ngược lại phải qua nút dùng - Nếu có sự cố quá tải thì RN tác động, đèn đỏ sáng báo có sự cố - Bảo vệ ngắn mạch qua CB - Mạch có hệ thống đo lường dòng điện, điện áp và có các đèn tín hiệu nguồn. 3.2. Giải thích nguyên lý tác động của mạch điện sau: Với HCN, HCT là 2 công tắc hành trình giới hạn di chuyển của xe. 42 BÀI 4: MẠCH ĐIỆN MỞ MÁY ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỔI NỐI SAO- TAM GIÁC Giới thiệu Trong quá trình vận hành điều khiển các thiết bị điện hoạt động, với việc đảm bảo quá trình vận hành vận hành và làm việc an toàn cho động cơ thì cần có các biện pháp khởi động để hạn chế dòng điện cho động cơ. Bài học này cung cấp cho người học kiến thức, kỹ năng lắp đặt, đấu nối và vận hành mạch khởi động động cơ bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác. Mục tiêu: - Trình bày được chức năng của các khí cụ trong sơ đồ mạch điện điều khiển mở máy động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển mở máy động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác - Lắp đặt, vận hành được mạch điện điều khiển mở máy động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc bằng phương pháp đổi nối sao- tam giác an toàn, đúng yêu cầu kỹ thuật - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý Hình 4.1 Mạch khởi động bằng đổi nối sao- tam giác. 6 7 8 1 2 3 4 5 15 16 Đ T D N R N N T MN T N CC 9 10 MT N T RTZ K2 11 12 RTZ K2 K1 K2 RTZ K 2 13 14 K1 K1 K2 RN N T L1 L2 L3 CB 43 - CB: Cầu dao đóng cắt và bảo vệ mạch điện; - CC: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch điều khiển; -D, MT, MN: Các nút ấn dừng, mở thuận và mở ngựơc; - T và N: Công tắc tơ khống chế quay thuận và quay ngược; - RTZ : Rơle thời gian khống chế quá trình khởi động; -K1: công tắc tơ nối cuộn dây stato hình sao; -K2: CTT nối cuộn dây stato hình tam giác; -RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ. 2. Nguyên lý hoạt động: Đóng CBcấp điện cho mạch. Muốn động cơ quay theo chiều thuận ấn MT, công tắc tơ T có điện, các tiếp điểm T (3-4) và T(2-9) đóng lại để tự duy trì và cấp điện cho RTZ và K1. Các tiếp điểm T và K1 ở mạch động lực đóng lại, động cơ khởi động theo chiều thuận với cuộn dây stato được nối hình sao. Sau thời gian chỉnh định của RTZ, tiếp điểm thường kín mở chậm RTZ (9-11) mở ra, K1 mất điện mở các tiếp điểm K1 ở mạch động lực ra. Đồng thời tiếp điểm thường hở đóng chậm RTZ (9-13) đóng lại cấp điện cho công tắc tơ K2. K2 có điện đóng tiếp điểm K2 (9-13) lại để tự duy trì, mở tiếp điểm K2 (9-10) cắt điện RTZ, tiếp điểm K2 (11-12) mở ra tránh K1 tác động trở lại khi RTZ mất điện. Đồng thời các tiếp điểm K2 ở mạch động lực đóng lại, động cơ tiếp tục khởi động và làm việc với cuộn dây stato được đấu hình tam giác. Muốn động cơ quay theo chiều ngược, ấn MN, N có điện động cơ được nối vào lưới với thứ tự đảo 2 pha. Quá trình khởi động tương tự như khi ta cho quay theo chiều thuận. Muốn dừng động cơ ấn D, T (hoặc N), K2 mất điện động cơ được cắt ra khỏi lưới và dừng tự do. 3. Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch mở máy bằng đổi nối Sao – Tam giác hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: Contactor, nút ấn, rơle nhiệt, rơle thời gian, , động cơ 3 pha Sao-tam giác 660V/380V, cầu dao/ CB. - Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít . + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: 44 Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô. +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. - Mạch điều khiển : Xác định đúng vị trí cần đấu, đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo - Mạch động lực : Yêu cầu: Xác định đúng các tiếp điểm mạch động lực,đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: Dùng đông hồ VOM để kiểm tra lại mạch - Chuyển thang đo của đồng hồ về thang đo điện tra (Rx10 hoặcRx100), đặt hai đầu que đo của VOM vào hai đầu nguồn mạch điều khiển và quan sát. - Nếu đồng hồ lên mạch bị bị sự cố . - Nếu kim đồng hồ không lên thì chúng ta lần lượt điều khiển và kiểm tra mạch nếu có sự cố thì tiến hành sửa chữa. Kiểm tra mạch động lực: Lần lượt đặt hai que đo vào trước các tiếp điểm mạch động lực, nhấn cưỡng bức contactor để kiểm tra sự thông mạch của các pha. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Bảng 4.1: Nguyên nhân sai hỏng và biện pháp khắc phục TT Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục 1 Mạch không hoạt động - Chưa cấp nguồn cho mạch - Các dây tiếp xúc không tốt Kiểm tra, đóng điện cho mạch. Đấu lại 2 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại cho chắc chắn 3 Khởi động động cơ chạy nhưng tốc độ động cơ không thay đổi Chưa cài đặt thời gian cho rơ le, hoặc tiếp điểm rơ le thời gian bị hỏng Cài đặt thời gian cho rơ le, kiểm tra lại tiếp điểm 45 CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 4. 1. trình bày các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB 3 Pha? 4.2. Phân tích nguyên lý hoạt động của mach điều khiển 2 cấp tốc độ động cơ sau: Hình 4.2 Mạch điều khiển 2 cấp tốc độ kiểu ( - YY)  Myy  Yy1 Yy2 M yy yy  1 3 5 7 9 11 13 15 2 d 3  Yy1 Yy2 Yy2 A1 x1 A2 x2 46 BÀI 5: MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TUẦN TỰ HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA RÔTO LỒNG SÓC Giới thiệu : Hiện nay, nhu cầu điều khiển và vận hành dây chuyền sản xuất cũng như điều khiển các loại động cơ 3 pha ứng dụng rất nhiều trong các nhà máy. Do đó, bài học này trang bị cho người học những kiến thức, kỹ năng sơ đồ nguyên lý cơ bản về quá trình lắp đặt và điều khiển, vận hành hệ thống các động cơ trong các dây chuyền sản xuất. Mục tiêu : - Trình bày được chức năng của các khí cụ trong sơ đồ mạch điện điều khiển tuần tự hệ thống động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển tuần tự hệ thống động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc - Lắp đặt, vận hành được mạch điện điều khiển tuần tự hệ thống động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc đảm bảo an toàn, đúng yêu cầu kỹ thuật - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính : 1.Sơ đồ nguyên lý. RN1 RN2 Đ1 RN1 K1 CC1 CD K2 Đ2 RN2 RTZ 4 K2 CC2 D RTZ 1 2 3 M RTZ K1 D Hình 5.1 Mạch điều khiển khởi động tuần tự 2 động cơ 47 -CD: Cầu dao đóng cắt mạch điện. -CC1, CC2: Cầu chì bảo vệ ngắn mạch cho mạch động lực và mạch -D, M: Các nút ấn dừng, mở máy. -K1, K2: Các công tắc tơ khống chế chiều quay động cơ . -RTZ : Rơ le khống chế quá trình khởi động của ĐC2 . -RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ. -Đ1, Đ2 : Động cơ KĐB ba pha rôto lồng sóc. 2. Nguyên lý hoạt động Cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển. Muốn các động cơ lam việc ta nhấn M côngtăctơ có điện tác động cấp điện cho đông cơ ĐC1 lam việc đông thời rơle thời gian có điện sau một thời gian chỉnh định rơle tác động cấp điện cho công tăc tơ K2 , công tăc tơ K2 tác động đóng điện cho động cơ ĐC2 lam việc. Muốn dừng động cơ, nhấn nút D, các công tắc tơ mất điện, động cơ được cắt ra khỏi nguồn và dừng tự do. 3.Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch khởi động tuần tự hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: KĐT kép, nút ấn, động cơ 3 pha, cầu dao, timer. -Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít . Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. -Đấu dây mạch điều khiển bắt đầu tiến hành đấu dây từ nút ấn, dây đều khiển từ nút ấn đi ra ta luôn đấu sao cho tối thiểu nhất nếu có thể mà không ảnh hưởng đều sự tác động của sơ đồ -Đấu dây mạch động lực : +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: 48 Dùng đồng hồ VOM kiểm tra thông mạch đối với mạch điều khiển và động lực. Quy trình và hướng dẫn kiểm tra tương tự như các bài học trước. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Nếu các điều kiện an toàn đã đảm bảo ta đóng điện cấp nguồn cho mạch điện vận hành Các sai hỏng thường gặp hiện tượng nguyên nhân và biện pháp khắc phục Bảng 5.1: Nguyên nhân sai hỏng, biện pháp khắc phục TT HIỆN TƯƠNG NGUYÊN NHÂN BIỆN PHÁP KHĂC PHỤC 1 -Mạch không hoạt động -Chưa có điện áp nguồn Các mối nối tiếp xúc không tốt -Kiểm tra lai nguồn -Kiểm tra lại các mối nối 2 -Mạch không duy trì -Chưa đấu tiếp điểm duy trì - Kiểm tra, đấu lại 3 - Động cơ 2 không hoạt động - Rơ le thời gian không tác động . -Kiểm tra. đấu lại 4 Khởi động động cơ chạy nhưng phát ra tiếng kêu lớn Đấu dây mạch động lực không chặt dẫn đến mất pha cấp vào động cơ. Kiểm tra lại mạch động lực và đấu nối lại. CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP 1.1 Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau : Hình 5.2 Mạch điều khiển khởi động tuần tự 2 động cơ 49 1.2 Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau : RT Z2 RN 2 K 2 K 4 L1 L2 L3 N K 1 R N1 ÑC 22 ÑC 1 K 3 R N2 CB K 2 RT Z1 K 1 K 3 K 4 K 4 K 3 RT Z2 RT Z2 K 1 D RN 1 K 2 M C C RT Z1 Hình 5.3 Mạch điều khiển khởi động tuần tự 2 động cơ 50 BÀI 6 : MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ DC QUA 2 CẤP ĐIỆN TRỞ Giới thiệu: Khoa học công nghệ ngày càng phát triển, để đảm bảo độ chính xác trong việc điều khiển hoặc vận hành một số thiết bị sử dụng điện cũng như an toàn trong quá trình vận hành, tiết kiệm điện năng thì động cơ điện 1 chiều ngày càng được sử dụng phổ biến. Do đó, bài học này cung cấp cho người kiến thức, kỹ năng cơ bản về lắp đặt và điều khiển động cơ điện một chiều. Mục tiêu: - Giải thích được ứng dụng của mạch điện điều khiển khởi động động cơ DC qua 2 cấp điện trở - Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển khởi động động cơ DC qua 2 cấp điện trở - Lắp đặt, vận hành được mạch điện điều khiển khởi động động cơ DC qua 2 cấp điện trở đảm bảo an toàn, đúng yêu cầu kỹ thuật - Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp khi lắp đặt và vận hành mạch điện Nội dung chính: 1. Sơ đồ nguyên lý Hình 6.1: Mạch khởi động và hãm dừng động cơ DC -CB: Ap tô mát dùng để đóng cắt, bảo vệ mạch điện. N L C K § R F K - + + - ® t t n n R H R N R N t n M N t 2 1 13 9 11 d M T 3 5 7 n 4 6 K H R T H n t K H h K H t n R N R T H 15 1 7 21 C c C B K H 51 -CC:Cầu chì bảo vệ ngắn mạch -D, M: Các nút ấn dừng, mở máy. -T: công tắc tơ điều khiển động cơ quay thuận . - N: công tắc tơ điều khiển động cơ quay nghịch . -RTH : Rơ le khống chế quá trình hãm . -RN: Rơle nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ. -Đ : Động cơ DC. 2. Nguyên lý hoạt động: Nhấn MT : Công tắc tơ T có điện, đóng tiếp điểm T(3-5) duy trì. Mạch động lực tiếp điểm T đóng lại, cấp nguồn một chiều cho động cơ quay theo chiều thuận. Nhấn MN: Công tắc tơ N có điện, đóng tiếp điểm N(3-9) duy trì. Mạch động lực tiếp điểm T đóng lại, cấp nguồn một chiều cho động cơ quay theo chiều nghịch. Mạch đảo chiều quay qua nút dừng D. Nhấn D: T, N mất điện, đồng thời KH, RTH có điện động cơ được hãm động năng qua điện trở hãm R. Sau khoảng thời gian cài đặt của RTH, tiếp điểm RTH (13-15) hở ra. Kết thúc quá trình hãm. 3.Lắp đặt mạch điện. Yêu cầu: Lắp đặt được mạch khởi động và hãm động năng hoàn chỉnh đảm bảo mạch hoạt động tốt, đảm bảo an toàn. Trình tự thực hiện: + Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và lựa chọn thiết bị, vật tư: - Dụng cụ: Kìm(cắt, tuốt dây),tuốt nơ vít(dẹt, bốn chấu), VOM. - Thiết bị: contacto, nút ấn, động cơ DC, cầu dao (CB), timer. -Vật tư: Táp lô, dây dẫn, ốc vít, bảng panel . Dựa vào điện áp và dòng điện làm việc của các thiết bị và khí cụ để chọn. Dùng VOM và mắt thường quan sát tình trạng của các thiết bị và khí cụ. + Bước 2: Bố trí và cố định các thiết bị: Bố trí các thiết bị lên bảng táplô (panel )sao cho thật ngay ngắn, chặt chẽ, hợp lý về khoảng cách sao cho khi đi dây gọn nhất (kể cả đi dây điều khiển lẫn động lực) sau đó dùng đinh vít định vị các thiết bị lên bảng táplô. +Bước 3: Đấu dây: Dựa vào sơ đồ nguyên lý tiến hành đấu dây. -Mạch điều khiển : Yêu cầu:Xác định đúng vị trí cần đấu, đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo Mạch động lực : Yêu cầu: Xác định đúng các tiếp điểm mạch động lực,đấu chắc chắn không bavia, đấu dây gọn gàng không chồng chéo +Bước 4: Kiểm tra lại mạch: 52 Dùng đông hồ VOM để kiểm tra lại mạch - Chuyển thang đo của đồng hồ về thang đo điện tra (Rx10 hoặcRx100), đặt hai đầu que đo của VOM vào hai đầu nguồn mạch điều khiển và quan sát. - Nếu đồng hồ lên mạch bị bị sự cố . - Nếu kim đồng hồ không lên thì chúng ta lần lượt điều khiển và kiểm tra mạch nếu có sự cố thì tiến hành sửa chữa. Kiểm tra mạch động lực: Lần lượt đặt hai que đo vào trước các tiếp điểm mạch động lực, nhấn cưỡng bức contactor để kiểm tra sự thông mạch. +Bước 5: Đóng điện vào mạch cho vận hành Những sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục. • Pan 1:- Hiện tượng: Khi đóng CB ấn nút M mạch không hoạt động. - Nguyên nhân: Thường do không có nguồn, tiếp xúc các tiếp điểm không tốt dây dẫn bị đứt hoặc do tiếp điểm của RN chưa đóng. • Pan 2: - Hiện tượng: Đóng CB động cơ làm việc ngay(khi chưa ấn nút M) - Nguyên nhân: Do đấu sai mạch cụ thể là đấu đầu dây duy trì (sau nút ấn D) vào thẳng đầu cuộn dây. • Pan 3: -Hiện tượng: động cơ đang chạy tự nhiên tăng tốc quá nhanh - Nguyên nhân: Mất kích từ > kiểm tra lại nguồn DC sau chỉnh lưu CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau : Hình 6.2: Mạch điều khiển động cơ một chiều CK§ RFK - + + - RP1 ® RP2 1g 2g t t n n Mn RN 1RTh 1RTh 2RTh 2RTh t 3 n 1g 2g MT d t t t n n n 1g 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 2 4 4 RN 53 6.2 . Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch điện sau : Hình 6.3: Mạch điều khiển động cơ một chiều C K T K 1 _ r2 r1 K2 H + N T Đ T N H rH 2RTZ 13 K2 K1 12 2RTZ N 1RTZ 11 K1 N 6 7 T 8 N 1 D 2 MN 3 4 N 5 18 H 19 RN 20 H CC MT T 9 K2 10 1RTZ 14 3RTZ 15 T 16 N 17 H 3RTZ T K2 T 54 BÀI 7: ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG BIẾN TẦN Giới thiệu: Ngày nay, biến tần được sử dụng rất rộng rãi để điều khiển động cơ trong công nghiệp. Bài học này sẽ cung cấp các nguyên lý, cách cài đặt và kết nối cơ bản để điều khiển tốc độ động cơ sử dụng bộ biến tần Simiens Mục tiêu; - Giải thích được nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi tần số. - Nhận biết được cổng vào, cổng ra ở bộ biến tần. - Kết nối mạch động lực cho bộ biến tần. - Khởi động và thực hiện dừng mềm, đảo chiều quay cho động cơ 1. Giới thiệu các loại biến tần 1.1 Khái niệm Biến Tần là thiết bị dùng để chuyển đổi điện áp hoặc dòng điện xoay chiều ở đầu vào từ một tần số này thành điện áp hoặc dòng điện có một tần số khác ở đấu ra. Bộ Biến Tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên. 1.2 Nguyên lý làm việc Đầu tiên, điện áp xoay chiều 1 pha hoặc 3 pha được đưa tới mạch chỉnh lưu biến đổi thành điện áp 1 chiều không bằng phẳng. Sau đó đưa tới mạch lọc nguồn sử dụng tụ lọc nguồn lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất Cosphi của hệ biến tần đều, có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị từ 0.96 trở lên. Điện áp một chiều này sau đó được đưa đến mạch biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm chuyển đổi dạng sóng của điện áp ra cấp cho máy nén có dạng hình sin chuẩn, giảm tiếng ồn cho động cơ máy nén. - Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bmạch điện điều khiển cục nóng của điều hòa. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải 55 - Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. - Ngoài ra,biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy, năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. Hình 7.1 : Các khối chức năng chính của một biến tần Lợi ích của việc sử dụng biến tần: Lợi ích nhìn thấy đầu tiên là tiết kiệm điện: hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ hiện đại. Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu của hệ thống. Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấp khoảng 100 kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần là khoảng từ 3 tháng đến 6 tháng. Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã có kết quả rõ rệt. Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và quạt. 56 Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất (điều khiển tối ưu về năng lượng) các bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng nhiều nhà đầu tư trong nước, trong khu vực và trên thế giới. Các loại tải nên sử dụng biến tần để tiết kiệm điện: + Phụ tải có mô mem thay đổi (điều hòa trung tâm, bơm cấp nước, bơm quạt mát,...). + Động cơ luôn chạy non tải mà không thể thay động cơ được thì phải lắp thêm biến tần. - Điểm đặc biệt nhất của hệ truyền động biến tần - động cơ là có thể điều chỉnh vô cấp tốc độ động cơ. Tức là thông qua việc điều chỉnh tần số bạn có thể điều chỉnh tốc độ động cơ thay đổi theo ý muốn trong một dải rộng. - Sử dụng bộ biến tần bán dẫn, cũng có nghĩa là bạn mặc nhiên được hưởng rất nhiều các tính năng thông minh, linh hoạt như là tự động nhận dạng động cơ; tính năng điều khiển thông qua mạng; có thể thiết lập được 16 cấp tốc độ; khống chế dòng khởi động động cơ giúp quá trình khởi động êm ái (mềm) nâng cao độ bền kết cấu cơ khí; giảm thiểu chi phí lắp đặt, bảo trì; tiết kiệm không gian lắp đặt; các chế độ tiết kiệm năng lượng, - Bạn sẽ không còn những nỗi lo về việc không làm chủ, khống chế được năng lượng quá trình truyền động bởi vì từ nay bạn có thể kiểm soát được nó thông qua các chế độ bảo vệ quá tải, quá nhiệt, quá dòng, quá áp, thấp áp, lỗi mất pha, lệch pha, của biến tần. 1.3 Một số điều lưu ý khi sử dụng biến tần: - Tùy theo ứng dụng mà bạn lựa chọn bộ biến tần cho phù hợp, theo cách đó bạn sẽ chỉ phải trả một chi phí thấp mà lại đảm bảo độ tin cậy làm việc. - Bên trong bộ biến tần là các linh kiện điện tử bán dẫn nên rất nhậy cảm với điều kiện môi trường, mà Việt Nam có khí hậu nóng ẩm nên khi lựa chọn bạn phải chắc chắn rằng bộ biến tần của mình đã được nhiệt đới hoá, phù hợp với môi trường khí hậu Việt Nam. - Bạn phải đảm bảo điều kiện môi trường lắp đặt như nhiệt độ, độ ẩm, vị trí. Các bộ biến tần không thể làm việc ở ngoài trời, chúng cần được lắp đặt trong tủ có không gian rộng, thông gió tốt (tủ phải có quạt thông gió), vị trí đặt tủ là nơi khô ráo trong phòng có nhiệt độ nhỏ hơn 50 độC, không có chất ăn mòn, khí gas, bụi bẩn. - Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng, nếu không hiểu hoặc không chắc chắn thì không tự ý mắc nối hoặc thay đổi các tham số thiết đặt. - Nhờ các chuyên gia kỹ thuật của hãng cung cấp biến tần cho bạn hướng dẫn lắp đặt, cài đặt để có được chế độ vận hành tối ưu cho ứng dụng của bạn. 57 - Khi biến tần báo lỗi hãy tra cứu mã lỗi trong tài liệu và tìm hiểu nguyên nhân gây lỗi, chỉ khi nào khắc phục được lỗi mới khởi động lại. - Mỗi bộ biến tần đều có một cuốn tài liệu tra cứu nhanh, bạn nên ghi chép chi tiết các thông số đã thay đổi và các lỗi mà bạn quan sát được vào cuốn tài liệu này, đây là các thông tin rất quan trọng cho các chuyên gia khi khắc phục sự cố cho bạn. 2. Khảo sát các phím chức năng Biến tần hiện nay được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và sinh hoạt hằng ngày để điều khiển các loại động cơ. Do nhu cầu sử dụng ngày càng phổ biến, có rất nhiều hãng chế tạo biến tần trên thị trường như Simiens, ABB, Omrons, LD.... ở tài liệu này sẽ giới thiệu và hướng dẫn cài đặt các thông số cơ bản về loại biến tần đang được sử dụng khá phổ biến của hãng Simiens. Một số dòng biến tần của hãng và ứng dụng: + MM410: Dùng điều khiển một bộ cửa cuốn gara, một barie , một bảng quảng cáo chuyển động linh hoạt, hệ thống máy bơm, quạt gió, sử dụng nguồn điện sẵn có 220VAC. +MM420: Điều khiển một hệ thống băng tải, hay một hệ thống định vị đơn giản, re tiền kết hợp PLC(S7200).... Gía thành hạ trong khi có nhiều tính năng mới được tích hợp. + MM440: Đây là dòng biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng biến tần tiêu chuẩn. Khả năng điều khiển vecto cho tốc độ và mô ment, hay khả năng điều khiển PID là cho điều khiển chính xác cho các hệ truyền động quan trọng, đòi hỏi độ chính xác cao và tự động hóa. Biến tần MM420 Sơ đồ đấu dây: +Phần động lực: Có thể tiếp cận với các đầu nối nguồn điện vào và các đầu nối của động cơ bằng cách tháo các phần vỏ máy phía trước. Hình 7.2: Tháo phần mặt trước 58 Hình 7.3: Các đầu phần động lực +Phần điều khiển: Đầu dây Ký hiệu Chức năng 1 - Đầu nguồn ra +10V 2 - Đầu nguồn ra 0V 3 ADC+ Đầu vào tương tự (+) 4 ADC- Đầu vào tương tự (-) 5 DIN1 Đầu vào số số 1 6 DIN2 Đầu vào số số 2 7 DIN3 Đầu vào số số 3 8 - Đầu ra cách ly +24V/max. 100 mA 9 - Đầu ra cách ly 0V/max. 100 mA 10 RL1-B Đầu ra số / tiếp điểm NO 11 RL1-C Đầu ra số / chân chung 12 DAC+ Đầu ra tương tự (+) 13 DAC- Đầu ra tương tự (-) 14 P+ Cổng RS485 15 N- Cổng RS485 59 +Sơ đồ nguyên lý của bộ biến tần: Hình 7.4: Sơ đồ nguyên lý của biến tần 60 Các phím chức năng: Bảng điều khiển/ Nút Chức năng Ý nghĩa Hiển thị trạng thái Màn hình LCD hiển thị các chế độ cài đặt hiện hành của bộ biến tần. Khởi động bộ biến tần Ấn nút này làm cho bộ biến tần khởi động. Nút này không tác dụng ở mặc định Kích hoạt nút: BOP: P0700 = 1 hoặc P0719 = 1016 AOP: P0700 = 4 hoặc P0719 = 40 46 trên đường truyền BOP P0700 = 5 hoặc P0719 = 5056 trên đường truyền COM Dừng bộ biến tần OFF1 Ấn nút này khiến động cơ dừng theo đặc tính giảm tốc được chọn. Kích hoạt nút: hãy xem nút “Khởi động bộ biến tần”. OFF2 Ấn nút này hai lần (hoặc ấn một lần và giữ một khoảng thời gian) khiến động cơ dừng tự do. BOP: Nút này luôn luôn có tác dụng (không phụ thuộc vào thông số P0700 hoặc P0719) Đảo chiều Ấn nút này làm động cơ đảo chiều quay. Đảo chiều được hiển thị bằng dấu (-) hoặc điểm chấm nháy. Nút này không tác dụng ở mặc định Kích hoạt nút: hãy xem nút “Khởi động bộ biến tần”. Chạy nhấp động cơ Ở trạng thái sẵn sàng chạy, khi ấn nút này, động cơ khởi động và quay với tấn số chạy nhấp được cài đặt trước. Động cơ dừng khi thả nút này ra. Ấn nút khi động cơ đang làm việc không có tác động gì. Truy nhập thông số Ấn nút này cho phép người sử dụng truy nhập tới các thông số. Tăng giá trị Ấn nút này làm tăng giá trị được hiển thị. 61 Giảm giá trị Ấn nút này làm giảm giá trị được hiển thị. Nút chức năng Nút này có thể dùng để xem thêm thông tin Khi ta ấn và giữ nút này hiển thị các thông tin sau, bắt đầu từ bất kỳ thông số nào trong quá trình vận hành: 1. Điện áp một chiều trên mạch DC (hiển thị bằng d- đơn vị V). 2. Dòng điện ra (A). 3. Tần số ra (Hz). 4. Điện áp ra (hiển thị bằng o- đơn vị V). 5. Giá trị được chọn trong thông số P0005 (Nếu như P0005 được cài đặt để hiển thị bất kỳ giá trị nào trong số các giá trị từ1-4 thì giá trị này không được hiển thị lại). Ấn thêm sẽ làm quay vòng các giá trị trên bảng hiển thị. Chức năng nhảy Từ bất kỳ thông số nào (ví dụ rxxxx hoặc Pxxxx), ấn nhanh nút Fn sẽ ngay lập tức nhảy đến r0000, sau đó người sử dụng có thể thay đổi thông số khác, nếu cần thiết. Nhờ tính năng quay trở về r0000, ấn nút Fn sẽ cho phép người sử dụng quay trở về điểm ban đầu. Giải trừ Nếu xuất hiện các cảnh báo và các thông báo lỗi, thì các thông tin này có thể được giải trừ bằng cách ấn nút Fn. Trình đơn AOP Gọi trình đơn AOP ngay lập tức (chức năng này chỉ có ở AOP). Ví dụ: Ví dụ thông số P0003- “ Mức độ truy nhập” Bước Kết quả hiển thị 1 Ấn để truy nhập thông số 2 Ấn đến khi P0003 được hiển thị 3 Ấn để tới các mức giá trị thông số 4 Ấn , để đạt giá trị mong muốn (vd: 3) 62 5 Ấn để xác nhận giá trị và lưu lại giá trị 6 Lúc này mức 3 đã được cài đặt và người sử dụng có thể nhìn thấy tất cả các thông số từ mức 1 đến mức 3. 4. Khảo sát hoạt động của biến tần 63 64 65 66 67 68 Các chế độ hiển thị và cảnh báo lỗi Các đèn LED hiển thị trạng thái của bộ truyền động điện Nhấp nháy chậm khoảng 1giây Nhấp nháy nhanh khoảng 0.3 giây Chưa có đầu nối nguồn Lỗi do quá nhiệt ở bộ biến tần Sẵn sàng hoạt động Cảnh báo giới hạn dòng. Cả 2 đèn LED cùng nháy chậm. Lỗi của bộ biến tần ngoài các lỗi được liệt kê dưới đây. Các cảnh báo khác. Hai đèn LED nháy chậm luân phiên. Biến tần đang hoạt động Dừng do thấp áp/ Cảnh báo thấp áp Lỗi quá dòng Bộ truyền động không ở trạng thái sẵn sàng Lỗi quá áp ROM bị lỗi. Cả 2 đèn LED đều nhấp nháy nhanh cùng một lúc. Lỗi do quá nhiệt ở động cơ RAM bị lỗi. Cả 2 đèn LED đều nhấp nháy nhanh luân phiên. Các thông báo lỗi và cảnh báo: Lỗi Ý nghĩa lỗi Cảnh báo Ý nghĩa F000 1 Lỗi quá dòng A0501 Giới hạn dòng F000 2 Lỗi quá áp A0502 Giới hạn quá áp F000 3 Lỗi thấp áp A0503 Giới hạn thấp áp F000 4 Quá nhiệt độ biến tần A0504 Quá nhiệt độ của biến tần F000 5 Quá tải I2t của biến tần A0505 Quá tải I2t của biến tần 69 F001 1 Quá tải động cơ I2t A0506 Lỗi chu kỳ mang tải của biến tần F004 1 Lỗi xác định dữ liệu động cơ A0511 Quá nhiệt động cơ I2t F005 1 Lỗi thông số EEPROM A0541 Chế độ nhận dạng động cơ được kích hoạt F005 2 Lỗi phần Công suất biến tần F006 0 ASIC lỗi A0600 Cảnh báo làm việc quá mức RTOS F007 0 Lỗi giá trị điểm đặt CB A0700- Cảnh báo CB F007 1 Không có dữ liệu cho USS (đường truyền RS485) trong thời gian không truyền dữ liệu A0709 F007 2 Không có dữ liệu cho USS (đường truyền RS232) trong thời gian không truyền dữ liệu A0710 Lỗi truyền thông CB A0711 Lỗi cấu hình CB F008 0 Đầu vào tương tự -mất tín hiệu đầu vào A0910 Bộ điều khiển Vdc-max không được kích hoạt F008 5 Lỗi từ bên ngoài F010 1 Tràn bộ nhớ biến tần A0911 Bộ điều khiển Vdc-max được kích hoạt F022 1 Giá trị phản hồi PID thấp hơn giá trị nhỏ nhất A0920 Các thông số ADC không được đặt hợp lý F022 2 Giá trị phản hồi PID lớn hơn giá trị lớn nhất A0921 Các thông số DAC không được đặt hợp lý F045 0 Lỗi các chế độ kiểm tra BIST (chỉ ở chế độ dịch vụ) A0922 Bộ biến tần không nối tải A0923 Yêu cầu chạy nhấp trái phải đồng thời 70 5. Điều khiển động cơ sử dụng biến tần Simens 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện - điện tử máy gia công kim loại, NXB Giáo dục 1996. [2] Vũ Quang Hồi, Trang bị điện - điện tử công nghiệp, NXB Giáo dục 2000 [3] Bùi Quốc Khánh, Hoàng Xuân Bình, Trang bị điện – điện tử tự động hóa cầu trục và cần trục, Nxb KHKT 2006 [4] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Thị Hiền, Nguyễn Văn Liễn, Truyền động điện, Nxb KHKT 2006 [5] Nguyễn Đức Lợi, Giáo trình chuyên ngành điện tập 1,2,3,4, NXB Thống kê 2001 [6] Tài liệu hướng dẫn sử dụng biến tần của hãng Simiens. [7]